Khám phá công nghệ tiết kiệm điện của TV Sony

Toàn bộ thiết kế của màn Bravia KDL-32JE1 đã được định hình ngay từ đầu, hướng tới khả năng tiết kiệm năng lượng tiêu thụ một cách tối đa.

Các màn LCD tiết kiện điện xuất hiện ngày một nhiều trong các đợt ra mắt sản phẩm mới năm nay. Về tổng thể, một màn LCD sẽ chiếm khoảng 10% lượng điện tiêu thụ trong gia đình. Nhà sản xuất màn hình bắt đầu nhận ra rằng bên cạnh sự so bì về cấu hình, TV tiết kiệm điện sẽ mang lại lợi thế cạnh tranh hơn.

Đo lượng điện tiêu thụ trên màn hình Bravia KDL-32J5 (trái) và DY-32SDDB 32 inch của Dynaconnective (phải). Ảnh: Techon.

Một trong các thế hệ TV nổi bật về khả năng tiết kiệm điện là dòng Bravia của Sony. Phiên bản đầu tiên lấy khả năng tiết kiệm điện làm yếu tố chủ chốt trong chiến dịch quảng bá là màn 32" KDL-32JE1 ra mắt vào tháng 7/2008 với mức tiêu thụ chỉ 89 Watt, ít hơn 34% so với các phiên bản trước đó. Nếu so với các model trước nữa, có thể thấy mức tiết kiệm điện này đã càng ngày càng được cải thiện. Phiên bản Bravia 32 inch đầu tiên ra đời năm 2005 tiêu thụ tới 150 Watt, trong khi kể cả màn CRT 32 inch những năm 2000 cũng chỉ tiêu tốn 220 Watt.

Kế tiếp J1, mẫu 32" KDL-32J5 của Sony mới ra mắt tháng 2 năm nay có mức tiêu thụ công bố chỉ 84 Watt (ở mức sáng tối đa, màn hình trắng, âm lượng cao nhất). Còn nếu xem phim bằng truyền hình số ở chế độ thông thường, màn này chỉ tiêu thụ 56,45 Watt.

Làm thế nào Sony có thể đạt được mức tiết kiệm trên? Phiên bản KDL-32J5 đã bị tháo dỡ thành từng phần với sự tham gia của các kỹ thuật viên từ các hãng sản xuất TV lẫn các hãng sản xuất đèn nền. Một màn LCD khác có thiết kế thông dụng nhất, màn 32" DY-32SDDB của hãng Dynaconnective Co Ltd (Nhật Bản) cũng được tháo ra để so sánh.

Không có mạch chuyển đổi một chiều

Màn Bravia tiết kiệm điện do không có mạch chuyển đổi một chiều. Ảnh: Techon.

Điều đầu tiên có thể thấy là toàn bộ thiết kế của màn LCD đã được định hình ngay từ đầu, hướng tới khả năng tiết kiệm năng lượng tiêu thụ một cách tối đa. Hai công nghệ tiết kiệm điện đã được Sony ứng dụng trong sản xuất màn hình này.

Công nghệ thứ nhất, đó là sau khi tháo bỏ phần che sau lưng của màn 32", có thể thấy rõ hai bảng mạch độc lập nằm ở phía sau.

Một bảng mạch chịu trách nhiệm điện nguồn và mạch chuyển đổi cho đèn nền, còn bảng mạch kia phụ trách xử lý tín hiệu. Các kỹ sư chuyên về đèn nền cho biết hầu hết các màn LCD sử dụng bảng mạch nguồn và mạch chuyển đổi đèn nền độc lập với nhau. Còn ở Sony, hai mạch này được ghép lại trong một bảng mạch, mà theo dự đoán nhằm cải thiện việc sử dụng năng lượng hiệu quả hơn.

Hầu hết màn LCD đều tiến hành chuyển đổi điện xoay chiều (AC) từ ổ điện thành điện một chiều (DC) cho mạch điện nguồn, từ đó cấp điện một chiều cho các bộ phận như xử lý tín hiệu, mạch đổi điện… Còn mạch chuyển đổi cho đèn nền lại chuyển điện nguồn DC từ bảng mạch nguồn thành điện AC tần số cao để cung cấp cho đèn nền CCFL (cold cathode fluorescent lamp).

Các kỹ sư đèn nền cho biết "Bằng việc kết hợp bảng mạch nguồn và bảng chuyển đổi đèn nền trên màn Sony, điện AC từ ổ điện được sử dụng trực tiếp cho đèn CCFL mà không qua bước chuyển đổi thành điện DC tại mạch nguồn". So với các thiết kế trước đây, đèn nền CCFL phải qua một lần chuyển từ AC-DC và một lần từ DC-AC, thiết kế mới này sẽ cải thiện việc sử dụng năng lượng hiệu quả hơn. Các kỹ sư này ước tính lượng điện tiêu thụ có thể giảm khoảng 10%.

Về cơ bản, thiết kế thông dụng là bảng mạch nguồn được tách khỏi bảng mạch đổi điện do kiểu sản xuất LCD theo dạng "gói". Mạch đổi điện thường được mua kèm từ các nhà sản xuất đèn nền (hay các nhà sản xuất tấm nền) dưới dạng một bộ phận hoàn chỉnh của đèn nền, và mạch này được tối ưu hóa cho việc sử dụng đèn nền đó. Các nhà sản xuất theo gói này sau đó sẽ đóng gói tất cả các thành phần lại với nhau. Còn với thiết kế liền như của Sony, các kỹ sư đèn nền cho biết, nhà phát triển sản phẩm sẽ phải cân nhắc một thiết kế tổng thể bảng mạch thông qua mối liên hệ tương tác với các nhà sản xuất ngay từ những khâu đầu tiên phát triển đèn nền, khó khăn hơn nhiều so với việc sản xuất kiểu mua theo gói.

Sử dụng ít đèn CCFL hơn

Bốn ống CCFL xếp hình chữ U. Ảnh: Techon.

Sau khi tách rời được các lớp tấm nền với đế đèn nền, công nghệ tiết kiệm điện thứ hai đã lộ diện. Đó là màn hình này sử dụng ít ống CCFL hơn thông thường. Với 4 ống xếp theo hình chữ U, hệ thống đèn có tác dụng như 8 ống CCFL, ít hơn so với trung bình 10 ống trên các màn LCD 32" thông thường, chưa kể có những màn còn dùng đến 12 ống.

Ít đèn hơn tất nhiên sẽ dẫn tới ít tốn điện hơn, tuy nhiên, nó cũng có mặt trái là sẽ khó đủ ánh sáng cần thiết cho màn hình. Hơn nữa, khoảng cách lớn giữa các ống có xu hướng sẽ tạo thành các vệt sáng mờ rõ rệt. Sony đã giải quyết vấn đề này bằng việc sử dụng thêm các tấm quang học. Tính từ lớp đèn nền ra ngoài, các thành phần này bao gồm một tấm khuếch tán mẫu, một tấm khuếch tán vi kính (microlens), một tấm phim kính (lens) và một tấm phân cực. Các chuyên gia cho biết tấm khuếch tán mẫu sẽ khử độ sáng không đều nhau của ống đèn, còn ba lớp quang học rất đặc biệt kia đóng vai trò như những vi thấu kính giúp sử dụng ánh sáng đèn để hiển thị độ sáng màn hình hiệu quả hơn.

4 tấm quang học. Ảnh: Techon.

Thông thường vật liệu sử dụng làm lớp quang học trong đèn nền thường có 2 lớp, một khuếch tán mẫu và một khuếch tán thường không có thấu kính. Còn ở Sony được chế tạo thành 4 lớp khiến cho giá thành chế tạo trở nên đắt đỏ hơn. Các kỹ sư ước tính một tấm khuếch tán tiêu chuẩn chỉ khoảng 1 USD thì riêng tấm phân cực chẳng hạn trong bộ của Sony cũng đã khoảng 10 USD rồi. Các thành phần đắt đỏ như vậy là nguyên nhân khiến cho giá thành cả màn hình bị đẩy lên cao, cho dù với thiết kế đèn CCFL chữ U đã bỏ được một số lượng nhất định đèn CCFL (do giá thành đèn chỉ khoảng 1,5 USD/một ống). Từ thiết kế như vậy có thể thấy Sony chấp nhận mức giá cao để đổi lấy khả năng tiêu thụ ít điện hơn.

Giá thấp hơn, thiết kế đơn giản hơn

Khi tháo màn hình các kỹ sư cũng không quen xem xét xem các yếu tố làm giảm giá thành và họ thấy rằng Sony đã đơn giản hóa thiết kế ở mức thấp nhất, bù đắp cho những chi phí công nghệ bỏ ra nhằm tiết kiệm điện.

Một ví dụ là mạch điều khiển thời gian (timing controller circuit board_TCON). Ở các TV thông thường mạch này được đặt phía sau của module màn hình.

Còn trong thiết kế của Sony, có thể nhận thấy một lỗ vít không dùng ở ngay vị trí mà đáng lẽ ra mạch TCON sẽ ở đó. Mạch này giờ đã được tích hợp vào bảng mạch giao tiếp cũng được đặt sau module màn LCD. Các kỹ sư chuyên TV cho biết họ không gặp nhiều trường hợp các nhà sản xuất tích hợp mạch TCON vào mạch giao tiếp. Vì thế, họ dự đoán rằng Sony làm vậy để giảm thiểu các thành phần chi tiết, từ đó tăng sản lượng, giảm giá thành. Lỗ vít không dùng cũng chứng tỏ hãng đã dùng khung kim loại của các model đời cũ, một dấu hiệu nữa chứng tỏ nỗ lực giảm giá thành của hãng.

Nhìn vào bảng mạch chính, có thể thấy rõ chíp lớn nhất có logo của hãng NEC. Đây gần như chắc chắn là mạch xử lý hình ảnh, bộ lõi của công nghệ xử lý hình ảnh Bravia Engine 2. Một kỹ sư chuyên TV chỉ ra rằng bức ảnh cho thấy Sony cũng đã bớt cầu kỳ trong việc hoàn hảo hóa công nghệ hình ảnh. Ông phân tích vấn đề này như sau: "Nghe nói gần đây Sony có thuê sản xuất ngoài một tỷ lệ bào đó mạch xử lý hình ảnh, nhưng kể cả có như vậy thì cũng không có gì là bất bình thường nếu chip có logo của Sony. Vì thế dù không chắc lắm nhưng tôi cho là họ đã đơn giản hóa các chức năng xử lý hình ảnh mà các nhà sản xuất TV đang quan tâm những năm gần đây".

Thêm vào đó, bảng mạch chính cũng được tích hợp một module chỉnh kênh tín hiệu truyền hình số mặt đất bằng silicon so với module chỉnh kênh CAN thông thường. Đây có thể cũng là một thay đổi nữa nhằm giảm giá thành.

Cạnh tranh độ sáng

Một yếu tố quan trọng trong việc cắt giảm điện năng tiêu thụ một cách khá kín đáo nữa, đó là độ sáng màn hình. Trước khi tháo ra, màn hình được cho hiển thị một hình ảnh ở chế độ tiêu chuẩn so với màn LCD thông thường khác (Dynaconnective).

Các kỹ sư TV đã chỉ ra rằng hình ảnh trên màn Sony tối hơn thấy rõ so với màn LCD kia. Màn LCD đối chiếu của Dynaconnective cũng chỉ có độ sáng 500cd/m², khá tiêu chuẩn trên các màn LCD hiện nay. Không rõ độ sáng trên màn LCD của Sony là bao nhiêu, bởi trung tâm báo chí của Sony cho biết họ đã không công bố thông số độ sáng màn hình danh định kể từ 2008.

Tuy nhiên, cũng không thể nói độ sáng thấp hơn có nghĩa rằng tính năng TV kém hơn. Thực tế cho đến giờ các nhà sản xuất TV đã quá chú trọng tới cuộc chiến về cấu hình, vì thế họ thường đặt độ sáng màn hình cao hơn mức cần thiết so với độ sáng đủ để xem trong nhà. Giờ đây khi cuộc chiến đã nghiêng sang xu hướng tiết kiệm điện năng, việc xuất hiện những bài nghiên cứu về độ quá sáng rất có thể sẽ là một xu hướng hợp lý phục vụ cho cho cuộc cách mạng tiết kiệm điện năng này.